化 学 第五部:無機化学の基礎

  ☆ “ホーム” ⇒ “生活の中の科学“ ⇒  “基礎化学“ ⇒
 
 生活と無機化学項目の概要を 社会生活の維持に必要不可欠な【エネルギーの現状と利用】, 社会活動により問題となる【環境問題】, 社会資本(インフラ)の構築に必要不可欠の【建築・土木材料】, 情報伝達の中で最も大きな比重を占める【電気通信材料】, 化学的な現象解明,事故・損傷原因解明,材料開発に必要不可欠な【分析化学】 に項目を分けて紹介する。

  エネルギーの現状と利用

 
 自然から採取され,変換・加工される前の物質を源とするエネルギーを一次エネルギーといい,一次エネルギーを変換・加工したものを二次エネルギーという。
 一次エネルギーには,天然ガス( LNG ),石油,石炭などの化石エネルギー,水力,風力,地熱,太陽光などの非化石の自然エネルギーやバイオマス,原子力などがある。
 二次エネルギーには,電力(電気),石油製品(ガソリン,軽油,LPG など),都市ガス,熱供給(ごみ焼却熱や工場排熱)などがある。
 
 項目とその概要
 「エネルギーの現状と利用」
 日本のエネルギーの原状と利用状況,一次エネルギーから二次エネルギーへの形態変換の概要を紹介する。
 「石油製品とは」
 石油製品に関連し,石油の精製工程,石油ガス,ナフサとガソリン,ケロシン(ジェット燃料油,灯油),軽油,重油に項目を分けて紹介する。
 「天然・石油ガスと燃焼」
 天然ガスや石油ガスの燃焼に関連し,天然ガスの燃焼,石油ガスの燃焼,燃焼熱と物体の温度変化の考え方に項目を分けて紹介する。
 「石炭と燃焼」
 石炭の概要とその燃焼に関連し,石炭の成り立ち,分類,特徴と用途,石炭の燃焼に項目を分けて紹介する。
 「石油製品と燃焼」
 石油の概要とその燃焼に関連し,石油の成り立ち,石油製品の種類と消費量,自動車ガソリンの燃焼に項目を分けて紹介する。
 「燃焼排ガスの浄化」
 化石燃料の燃焼に伴う排気ガスに関連し,燃焼排ガス処理,窒素酸化物( NOx )の発生,排煙脱硝装置,硫黄酸化物( SOx )の発生,排煙脱硫装置に項目を分けて紹介する。
 「内燃機関」
 ガソリンエンジンなどの内燃機関に用いる材料に関連し,内燃機関とは,シリンダブロック・シリンダヘッドに用いる材料,ピストンに用いる材料に項目を分けて紹介する。
 「自動車用三元触媒」
 ガソリンエンジンなどの燃焼ガス浄化に用いる三元触媒に関連し,排ガス浄化の化学反応,三元触媒の浄化特性に与える影響に項目を分けて紹介する。
 「ボイラの化学」
 給湯,給熱,発電,動力源に用いられるボイラに関連し,ボイラの種類,ボイラに用いる水に項目を分けて紹介する。
 「ボイラ事故と排煙処理」
 ボイラの事故や事故原因,排煙処理に関連し,ボイラの移り変わり,ボイラ事故の種別・原因,排煙処理,燃焼方法による窒素酸化物(NOx)の低減に項目を分けて紹介する。

  ページの先頭へ

  環境問題

 化学の関連する“大気・海洋・水・土壌環境の保全”で問題とされる具体的な課題には,局地的な公害問題として扱われる大気汚染,水質汚染,土壌汚染,県境・国境を越えた比較的広い地域に影響を与える大気汚染関連の酸性雨や粒子状物質( PM )及び光化学オキシダント,海洋汚染,地球規模のオゾン層破壊,地球温暖化が挙げられる。
 
 ここでは,環境問題に対する国際的な取り組み,環境に関連する日本の取り組む法規など,具体的な事例として,オゾン層破壊のメカニズムと現状,地球温暖化のメカニズムと現状,光化学オキシダントのメカニズムと現状について紹介する。
 
 項目とその概要
 「国際的取り組み」
 環境問題の理解に先立ち,環境問題とは,国際的取り組みの変遷,気候変動枠組条約締約国会議( COP )に項目を分けて紹介する。
 「日本の環境問題」
 環境省の取り組みを参考に,日本の環境問題に関連して,生物多様性の保全,循環型社会の形成,低炭素社会の構築,大気・海洋・水・土壌環境の保全,化学物質の環境リスクの管理に項目を分けて紹介する。
 「オゾン層破壊問題」
 オゾン層破壊による環境問題に関連して,オゾン層の役割,オゾン生成と消滅のバランス,オゾン層破壊問題,オゾン層破壊物質や代替フロンについて,に項目を分けて紹介する。
 「地球温暖化問題」
 地球温暖化による環境問題に関連して,地球温暖化とは,温室効果とは,低炭素社会の構築,亜酸化窒素( N2O )の発生と削減,に項目を分けて紹介する。
 「光化学オキシダント」
 地域環境問題である光オキシダントに関連して,光化学オキシダントとは,大気成分の光化学反応,オゾン生成反応,VOC対策とは,に項目を分けて紹介する。

  ページの先頭へ

  建築・土木材料

 社会資本を構成する鉄道,道路,ダム,堤防などの土木構築物やビルなどの建築物は,複数の材料や部材で構成されている。
 構造物は,一般的には,コンクリート材料を主に作られるコンクリート構造物,主要な部材を鋼材で作られる鋼構造物,木材を主に用いられる木質構造物,盛土のように土を使用した土構造物に分けられる。
 インフラストラクチャーの概要やそれらに用いる鉄鋼材料については,「社会資本とは」で紹介している。また,各種金属材料の特徴と腐食・防食に関しては,「腐食・防食とは」に紹介している。
 
 ここでは,木材,土以外の無機材料として,セメントの化学,コンクリートの構成材料,コンクリートの種類と劣化,建築物に用いられる材料の分類と概要,建築用漆喰(石膏),ガラス種類と特徴について紹介する。
 
 項目とその概要
 「建築・土木材料について」
 構造物や建築物,それらに用いる主な材料の概要を紹介する。
 「建築材料の分類」
 建築物に用いられる材料の分類に関連して,建築材料の基本分類,建設工事科目別の材料分類,素材による分類,に項目を分けて紹介する。
 「セメントの化学」
 構造物,建築物の主要材料であるコンクリートに用いるセメントの製造,セメントの種類と用途,セメントの硬化反応,に項目を分けて紹介する。
 「コンクリートとは」
 構造物,建築物の主要材料であるコンクリートの構成材料,骨材,混和材,水とアルカリ性の関係,に項目を分けて紹介する。
 「種類と劣化」
 コンクリートの種類と典型的な劣化現象に関連して,コンクリートの種類,コンクリートの劣化とは,化学的変状,物理的変状,に項目を分けて紹介する。
 「漆喰」
 建築物に用いられる漆喰(しっくい)に関連して,漆喰とは,塩焼き消石灰とは,その他原料の役割と種類,に項目を分けて紹介する。
 「ガラス」
 建築物などに実用されるガラスに関連して,ガラスとは,けい酸塩ガラスの分類例,機能・用途によるガラスの分類,に項目を分けて紹介する。

  ページの先頭へ

  電気通信材料

 社会の発展と共に,速やかな情報の伝達や大量情報の保存が求められる。これに対応するため,電気通信事業や関連する材料や機器類が発達してきた。
 
 ここでは,通信技術の歴史,電気通信設備の変遷,コンピュータネットワーク(インターネット)と関連機器類の基礎,集積回路の概要と半導体の化学,光ファイバの概要と化学,発光ダイオードの概要と化学,レーザの概要と化学について紹介する。
 
 項目とその概要
 「電気通信材料とは」
 電話,インターネットなど電気通信に用いられる材料に関連して,電気通信事業とは,通信技術の歴史,電気通信設備,に項目を分けて紹介する。
 「インターネット」
 インターネットと構成機器に関連して,コンピュータネットワーク,構成機器について,に項目を分けて紹介する。
 「集積回路」
 機器類に用いられる集積回路に関連して,集積回路とは,半導体について,実用半導体の種類と特徴,集積回路の作り方,に項目を分けて紹介する。
 「光ファイバ」
 光通信などの高速通信を担う光ケーブルなどに関連して,光ケーブルについて,光ファイバとは,光ファイバの種類と用途,素線の製造,光通信用途,に項目を分けて紹介する。
 「発光ダイオード」
 通信機器の端末,表示に用いる発光ダイオードに関連して,発光ダイオードとは,フォトダイオードの動作原理,発光ダイオードの動作原理,発光ダイオードの種類,に項目を分けて紹介する。
 「レーザ」
 光通信で用いられる半導体レーザの理解のため,レーザとは,レーザの種類,レーザの基本原理,半導体レーザについて,に項目を分けて紹介する。

  ページの先頭へ

  分析化学

 分析化学は,新しい材料の開発・研究,材料の関わる事故や損傷の原因究明のみならず,健康診断,医療診断,犯罪捜査などあらゆる分野で必要不可欠な化学分野の一つである。
 
 ここでは,分析化学で扱う化学分析の種類と概要,化学分析の基本的な流れ(分析法の選定,サンプリング,試料前処理など),測定値の取り扱い(単位,有効数値など),定量分析に用いる検量線の概要,代表的な元素分析方法,主な定量分析方法,代表的な状態分析方法,局所・表面分析の概要と電子顕微鏡などを用いた方法の例などについて紹介する。
 
 項目とその概要
 「分析化学とは」
 多くの分野で物質の特定に活用される分析化学と化学分析の定義,具体的な化学分析の分類,化学分析に用いる原理(光学,クロマトグラフィー,滴定法,電磁気的特性,その他)に分けて分析法を紹介するともに,化学分析関連の JIS 規格(通則),に項目を分けて紹介する。
 「化学分析の流れ」
 化学分析の基本として,化学分析の流れ,分析法の選定,サンプリング,試料調整,抜き取り検査,に項目を分けて紹介する。
 「結果の表し方」
 化学分析の結果報告時に注意すべき値の扱いに関連して,定量値・分析値・測定値の違い,有効数字とは,数値の表し方,量及び単位の表し方,化学分析の信頼性,に項目を分けて紹介する。
 「検量線を用いた定量」
 検量線を用いた定量分析に関連して,検量線とは,検量線の作成方法,測定値の統計処理,に項目を分けて紹介する。
 「元素分析」
 物質の元素組成を知る目的で実施される元素分析に関連して,元素分析とは,化学的方法による定性分析,化学的方法による定量分析,機器分析の例,に項目を分けて紹介する。
 「原子吸光法」
 元素分析目的で実施される機器分析として原子吸光分析に関連して,原子吸光分析とは,原子吸光の原理,原子吸光分析の概要,バックグランド補正,に項目を分けて紹介する。
 「発光分光分析」
 元素分析目的で実施される機器分析として発光分光分析に関連して,発光分光分析とは,発光分光分析の原理,装置の構成と分析方法,に項目を分けて紹介する。
 「蛍光X線分析」
 元素分析目的で実施される機器分析の蛍光X線分析に関連して,蛍光X線分析とは,外部エネルギー源について,蛍光X線の検出,元素の定性,定量分析,に項目を分けて紹介する。
 「X線回折」
 物質の状態分析目的で実施されるX線回折に関連して,状態分析とX線回折,X線回折法とは,X線回折装置,X線源,に項目を分けて紹介する。
 「質量分析」
 質量分析に関連して,状態分析と質量分析,質量分析計の構成,MSのイオン化,GC/MSのイオン化,LC/MSのイオン化,質量分析部,に項目を分けて紹介する。
 「イオンクロマトグラフィー」
 溶液中のイオンを分離・分析できるイオンクロマトグラフィーに関連して,状態分析とクロマトグラフィー,イオンクロマトグラフィーとは,操作・動作の概要,主な溶離液,に項目を分けて紹介する。
 「表面・局所分析」
 物質の表面や局所の分析に関連して,局所と表面の分析,幾何学的構造の分析方法,原子状態の分析方法,原子価状態,結合状態の分析方法,その他の局所・表面分析法,に項目を分けて紹介する。
 「電子顕微鏡・電子線回折」
 物質の表面や局所の状態分析に広く用いられる電子顕微鏡,電子線回折に関連して,電子顕微鏡の構造,拡大倍率について,電子線回折とは,に項目を分けて紹介する。
 「電子衝突と局所・表面分析」
 固体物質の表面分析の原理を理解するため,電子衝突の影響,光電子の利用,に項目を分けて紹介する。

  ページの先頭へ